Πρότυπα Σχεδίασης. Πρότυπα Σχεδίασης. Πρότυπα Σχεδίασης. Πρότυπα Σχεδίασης

Transcript

1 Design Patterns Όλα ξεκίνησαν από.. την Αρχιτεκτονική!! Christopher Alexander, The Timeless Way of Building, Oxford University Press, New York, 1979: "Είναι η ποιότητα µία αντικειµενική ιδιότητα? " Αν αποδεχθεί κανείς ότι είναι δυνατό να αναγνωρίσει και να περιγράψει ένα σχέδιο καλής ποιότητας τότε: (Alexander): Τι υπάρχει σε ένα σχέδιο καλής ποιότητας το οποίο δεν υπάρχει σε ένα σχέδιο κακής ποιότητας? Ο Alexander µελετώντας πληθώρα αρχιτεκτονικών κατασκευασµάτων, παρατήρησε ότι οι καλές κατασκευές είχαν κοινά στοιχεία µεταξύ τους Τα κοινά στοιχεία συνήθως αφορούν κοινές λύσεις ή λύσεις σε κοινά προβλήµατα O Alexander κατανόησε ότι οι δοµές δεν µπορούσαν να διαχωριστούν από το πρόβληµα το οποίο προσπαθούν να επιλύσουν. Για το λόγο αυτό αναζήτησε διαφορετικές δοµές που σχεδιάστηκαν για να επιλύσουν το ίδιο πρόβληµα 1 2 Λύσεις στο πρόβληµα της οριοθέτησης και ανάδειξης µιας εισόδου: O Alexander όρισε την έννοια του προτύπου ως "Μία λύση ενός προβλήµατος µέσα σε συγκεκριµένο πλαίσιο" ( κάθε πρότυπο περιγράφει ένα πρόβληµα που εµφανίζεται συνέχεια στο περιβάλλον και στη συνέχεια περιγράφει τον πυρήνα της λύσης κατά τέτοιο τρόπο ώστε η λύση να µπορεί να εφαρµοστεί εκατοµµύρια φορές) κατά ανάλογο τρόπο µία αυλή, ορθά σχηµατισµένη, επιτρέπειστους ανθρώπους να τη ζήσουν. ένα Πρότυπο έχει πάντοτε ένα όνοµα και ένα σκοπό κυρίως, σεµίααυλή, οιάνθρωπο αναζητούν έναν ιδιωτικό εξωτερικό χώρογιανακάθονταικάτωαπότον ουρανό, να χαίρονται τον ήλιο. παρόλο που µπορεί να είναι µερικές φορές προφανές, είναι σηµαντικό να διατυπώνεται ρητά το πρόβληµα που επιλύεται Ο Alexander ονόµασε τα κοινά στοιχεία µεταξύ των σχεδίων υψηλής ποιότητας πρότυπα (patterns) 3 4

2 ανµίααυλήείναιστενήκαιδενέχει θέα προς τα έξω, οι άνθρωποι αισθάνονται άβολα και αποµακρύνονται χρειάζονται να βλέπουν προς κάτι µεγαλύτερο και µακρινό αν οι άνθρωποι περνούν από την αυλή καθηµερινά η αυλή γίνεται οικεία και ένα φυσικό µέρος και χρησιµοποιείται επισηµαίνονται δυσκολίες µε τηναπλήλύσηκαιστησυνέχεια δίνονται οδηγίες για την επίλυση του προβλήµατος που επισηµάνθηκε Ηαξίαενόςπροτύπουείναιότι µε µικρή εµπειρία µπορεί κανείς να αξιοποιήσει τη συσσωρευµένη εµπειρία άλλων αν υπάρχει κάποιος µεταβατικός χώρος µία βεράντα µε κάλυψη αλλά ανοικτή αυτό είναι ψυχολογικά στο ενδιάµεσοτουµέσακαιέξωκαικάνει απλούστερη και ευκολότερη την πρόσβαση στην αυλή µε έναρξη το πρότυπο προκύπτουν περαιτέρω δρόµοι για τη βελτίωση της σχεδίασης 5 6 Κάθε πρότυπο περιλαµβάνει: το όνοµα του προτύπου το σκοπό του προτύπου, το πρόβληµα που επιλύει τον τρόπο επίλυσης τους περιορισµούς που πρέπει να ληφθούν υπόψη Αρχές '90: Υπάρχουν προβλήµατα στο λογισµικό τα οποία επαναλαµβάνονται; Υπάρχει η δυνατότητα σχεδίασης λογισµικού µε πρότυπα; Οι Gamma, Helm, Johnson και Vlissides (Gang of Four) κατέληξανότι ηαπάντησηείναι "σαφώςναι". 7 8

3 Οι GoF κατήρτισαν έναν κατάλογο µε 23 πρότυπα σχεδίασης δίνοντας για το καθένα: Όνοµα και Κατηγορία Σκοπό (µία φράση) Συνώνυµα Κίνητρο (παράδειγµα προβλήµατος) Εφαρµοσιµότητα (χρησιµοποιείστε το πρότυπα όταν: ) οµή (διάγραµµα κλάσεων) Συµµετέχοντες Συνεργασία 9 Συνέπειες (επιτυγχανόµενα πλεονεκτήµατα) Υλοποίηση (language specific) Sample Code Γνωστές Χρήσεις (παραδείγµατα σε πραγµατικά συστήµατα) ΣχετιζόµεναΠρότυπα 10 Κατηγορίες Creational: Ασχολούνται µε τη διεργασία της δηµιουργίας αντικειµένων Structural: ιαπραγµατεύονται τη σύνθεση κλάσεων/αντικειµένων Behavioral: Χαρακτηρίζουν τους τρόπους µε τους οποίους οι κλάσεις αλληλεπιδρούν και κατανέµουν τις αρµοδιότητες Οι GoF προτείνουν τις ακόλουθες στρατηγικές Design to interfaces Favor composition over inheritance Find what varies and encapsulate it 11 12

4 Σχεδιαστικό Μοτίβο Iterator Iterator ιάγραµµακλάσης Σκοπός Προσπέλαση των στοιχείων µιας δοµής αντικειµένων χωρίς να χρειάζεται να γνωρίζει ο κώδικας πελάτης τις λεπτοµέρειες υλοποίησης της δοµής Εφαρµογή Όταν πρέπει να χρησιµοποιήσουµε διαφορετικούς τρόπους (αλγόριθµους) για τη προσπέλαση των στοιχείων της δοµής Όταν χρειαζόµαστε να έχουµε µια οµοιόµορφη διαπροσωπία για τη προσπέλαση των στοιχείων Ότανηδοµήήηλογικήπροσπέλασηςαλλάζεικαιο κώδικας πελάτης θα πρέπει να παραµείνει ο ίδιος Aggregate (Glyph) Client +createiterator() * * * * ConcreteAgregate +createiterator() 1 * Iterator +first() +next() +isdone() +currentitem() ConcreteIterator 13 { return ConcreteIterator(this); 14 Iterator Παράδειγµα (1) Iterator ΠαράδειγµαΠελάτη (2) import java.util.*; class IntSet { private Hashtable ht = new Hashtable(); public static class Iterator { private IntSet set; private Enumeration e; private Integer current; public Iterator( IntSet in ) { set = in; public void first() { e = set.ht.keys(); next(); public boolean isdone() { return current == null; public int currentitem() { return current.intvalue(); public void next() { try { current = (Integer) e.nextelement(); catch (NoSuchElementException e) { current = null; public void add( int in ) { ht.put( new Integer( in ), "null" ); public boolean ismember( int i ) { return ht.containskey(new Integer(i)); public Hashtable gethashtable() { return ht; public Iterator createiterator() { return new Iterator( this ); 15 class IteratorDemo { public static void main( String[] args ) { IntSet set = new IntSet();. // Κώδικας για εισαγωγή στοιχείων στη δοµή (σύνολο) // Clients ask the collection object to create many iterator objects IntSet.Iterator it1 = set.createiterator(); IntSet.Iterator it2 = set.createiterator(); // Clients use the first(), isdone(), next(), currentitem() protocol System.out.print( "\niterator: " ); for ( it1.first(), it2.first();! it1.isdone(); it1.next(), it2.next() ) System.out.print( it1.currentitem() + " " + it2.currentitem() + " " ); System.out.print( "\nenumeration: " ); for (Enumeration e = set.gethashtable().keys(); e.hasmoreelements(); ) System.out.print( e.nextelement() + " " ); System.out.println(); 16

5 Iterator -Σχόλια Επακόλουθα + Ευελιξία: η δοµή και ο κώδικας πελάτης γίνονται πιο ανεξάρτητες οντότητες + Χρήση πολλών διαφορετικών αλγόριθµων για τη προσπέλαση των στοιχείων (διαφορετικοί iterators) Επιπλέον κόστος επικοινωνίας µεταξύ της δοµής και του κώδικα πελάτη Υλοποίηση Εσωτερικοί ή εξωτερικοί iterators Γνωστές Χρήσεις InterViews ListItr Unidraw Iterator 17 Κατηγορία: Structural Σκοπός: Η µετατροπή της διασύνδεσης µιας κλάσης σε µία άλλη που αναµένει το πρόγραµµα πελάτης. Ο προσαρµογέας επιτρέπει τη συνεργασία κλάσεων, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα ήταν αδύνατη λόγω ασύµβατων διασυνδέσεων. Συνώνυµα: Wrapper 18 Συχνά ο κώδικας µιας κλάσης προσφέρεται για επαναχρησιµοποίηση, αλλά αυτή δεν είναι δυνατή λόγω του ότι τα προγράµµατα που επιθυµούν να χρησιµοποιήσουν τις λειτουργίες της, αναµένουν διαφορετικήδιασύνδεση. Έστω ότι µία κλάση Σχεδίασης είναι σε θέση να σχεδιάσει γραµµές, αλλάαπαιτείωςπαραµέτρουςτιςσυντεταγµένεςστηµορφή (x1, y1, x2, y2) ενώ τα προγράµµατα πελάτες είναι σε θέση να παρέχουν τις συντεταγµένεςστηµορφή (x1, x2, y1, y2). Συνήθως τα προγράµµατα πελάτες δεν είναι δυνατόν να τροποποιηθούν (καθώς βρίσκονται ήδη εγκατεστηµένα). Η κλάση Σχεδίασης είναι επιθυµητό να χρησιµοποιηθεί χωρίς τροποποίηση (καθώς οποιαδήποτε επέµβαση στον κώδικα µιας µεθόδου είναι δυνατόν να προκαλέσει σφάλµατα στις υπόλοιπες µεθόδους). Παράδειγµα: Εφαρµογή που χειρίζεται διάφορα σχήµατα (σηµεία, γραµµές, τετράγωνα) µε ενιαίο τρόπο, δηλαδή καλεί λειτουργίες επί των σχηµάτων, αδιαφορώνταςγιατοσυγκεκριµένοείδοςσχήµατος. Τέτοιες λειτουργίες είναι η εµφάνιση του σχήµατος, ο καθορισµός του χρώµατος, η διαγραφή από την οθόνη, ο καθορισµός θέσης, το γέµισµα µεχρώµακλπ. Με άλλα λόγια, όλα τα σχήµατα θα πρέπει να ενσωµατωθούν σε µία αφηρηµένηέννοιασχήµατοςπουθαπαρέχειόλεςαυτέςτιςλειτουργίες. Εδώ βρίσκει εφαρµογή το πρότυπο "Προσαρµογέας"

6 Προφανής αντιµετώπιση: Πολυµορφισµός: Μία αφηρηµένη κλάση ορίζει όλες τις λειτουργίες της διασύνδεσης, ενώ η υλοποίηση των λειτουργιών είναι διαφορετική για κάθε µία απότιςπαράγωγεςκλάσεις. Το πρόγραµµα πελάτης είναι σε θέση να χειρίζεται αντικείµενα της αφηρηµένης κλάσης διατηρώντας ένα δείκτη προς αυτή, ενώ κατά την εκτέλεση του προγράµµατος µεταβιβάζονται ως τιµές στον δείκτη οι διευθύνσεις συγκεκριµένων αντικειµένων των παράγωγων κλάσεων. Client Point Shape +setlocation() +setlinecolor() Line Square 21 Ζητείται η προσθήκη δυνατότητας σχεδίασης κύκλων: Πρέπει να προστεθεί µία νέα κλάση η οποία θα κληρονοµεί από την αφηρηµένη κλάση Shape υλοποιώντας την πολυµορφική συµπεριφορά των µεθόδων που δηλώνονται στη διασύνδεση. Στο σηµείο αυτό, θα πρέπει να γραφεί ο κώδικας για τις µεθόδους display, undisplayκαι fill. Επειδή η συγγραφή των µεθόδων αυτών είναι αρκετά περίπλοκη, αρχικά πραγµατοποιείται αναζήτηση εναλλακτικής λύσης, υπό τη µορφή κάποιας κλάσηςπουήδηυλοποιείκύκλουςκαιείναιδιαθέσιµη. Έστω ότι εντοπίζεται µία τέτοια κλάση µε το όνοµα OtherCircle, η οποία διαθέτει τις ίδιες λειτουργίες µε διαφορετικά ωστόσο ονόµατα µεθόδων. Η κλάση OtherCircle δεν µπορεί να ενταχθεί απευθείας στην ιεραρχία των κλάσεων αφενός λόγω της ασυµβατότητας των µεθόδων (ονοµάτων και ενδεχοµένως παραµέτρων), καθώς και διότι στον ορισµό της δεν κληρονοµεί 22 από την κλάση Shape. Hλύσηστοσηµείοαυτόείναιηδηµιουργίαµιαςνέαςκλάσης Circleηοποία όντως κληρονοµεί από την Shape (και κατά συνέπεια είναι συµβατή µε τις λειτουργίες της διασύνδεσης), και η οποία περιέχει ένα αντικείµενο της κλάσης OtherCircle. Κατά αυτόν τον τρόπο, η κλάση Circle µπορεί να µεταβιβάζει τις αιτήσεις που φθάνουνσεαυτή, στοαντικείµενο OtherCircleπουµπορείνατιςικανοποιήσει. Η υπάρχουσα κλάση OtherCircle εποµένως δεν τροποποιείται, αλλά προσαρµόζεται. ιάγραµµα Κλάσεων: Client Point Shape +setlocation() +setlinecolor() Line Square Circle OtherCircle +setlocation() +setitslocation() +displayit() +setlinecolor() 1 1 +setitslinecolor() +undisplayit() +fillit() 23 24

7 Η αφηρηµένη κλάση Shape ορίζει την αφαίρεση ενός σχήµατος ώστε να µπορεί να χρησιµοποιηθεί από προγράµµατα-πελάτες. ύο από τις µεθόδους (setlocation και setlinecolor) είναι υλοποιηµένες ενώ οι υπόλοιπες αφήνουν την υλοποίηση στις παράγωγες κλάσεις. (Η κλάση κληρονοµεί την JComponent της Javaέτσιώστεναµπορείνασχεδιαστείσεέναπαράθυρο). Shape.java public abstract class Shape extends JComponent { public void setlocation(int x, int y) { xtopleft = x; ytopleft = y; public void setlinecolor(color c) { linecolor = c; Square.java public class Square extends Shape { public Square() { rect = new Rectangle(xTopLeft, ytopleft, 100, 100); public void paint(graphics g) { super.paint(g); Graphics2D g2 = (Graphics2D)g; g2.setcolor(linecolor); rect.setlocation(xtopleft, ytopleft); g2.draw(rect); if(fillcolor!=null) { g2.setcolor(fillcolor); g2.fillrect(xtopleft, ytopleft, 100, 100); public void fill(color c) { fillcolor = c; public abstract void display(); public abstract void undisplay(); public abstract void fill(color c); protected int xtopleft = 0; protected int ytopleft = 0; protected Color linecolor; 25 public void display() { this.setvisible(true); public void undisplay() { this.setvisible(false); private Rectangle rect; private Color fillcolor = null; 26 Ένα πρόγραµµα πελάτης προσοµοιώνεται από τον ακόλουθο κώδικα. Στο αντικείµενο S1 της κλάσης Square µπορούννακληθούνόλεςοιµέθοδοιπουδηλώνονταιστηδιασύνδεσητης Shape. Client.java public class Client extends JFrame { public void draw(shape componenttodraw) { getcontentpane().add(componenttodraw); Υποθέτουµε ότι υπάρχει ήδη µία κλάση OtherCircle η οποία διαθέτει υλοποιηµένες όλες τις αντίστοιχες µεθόδους, µε διαφορετικές όµως υπογραφές, αποκλείοντας την απευθείας χρήση από έναν πελάτη ο οποίος γνωρίζει τη διασύνδεση της Shape. Για παράδειγµα, ένα πρόγραµµα πελάτης, µπορεί να σαρώνει µία λίστα από σχήµατα και να τα σχεδιάζει, καλώντας τις ίδιες µεθόδους (αυτές που δηλώνονται στη Shape) για όλα τα σχήµατα. Ο κώδικας της OtherCircle φαίνεται παρακάτω: public static void main(string[] args) { Client frame = new Client(); Square S1 = new Square(); S1.setLineColor(Color.BLUE); S1.setLocation(50, 70); frame.draw(s1); S1.fill(Color.ORANGE); S1.undisplay(); S1.display(); frame.setsize(400, 400); frame.setvisible(true); frame.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); 27 28

8 OtherCircle.java import javax.swing.*; import java.awt.*; public class OtherCircle extends JComponent { OtherCircle.java // ιαφορετικά ονόµατα µεθόδων και ιδιοτήτων public void setitslinecolor(color c) { linecolor = c; public void paint(graphics g) { super.paint(g); Graphics2D g2 = (Graphics2D)g; g2.setcolor(linecolor); g2.drawoval(xupperleft, yupperleft, 100, 100); if(fillcolor!= null) { g2.setcolor(fillcolor); g2.filloval(xupperleft, yupperleft, 100, 100); //Αυτή η µέθοδος λαµβάνει τα ορίσµατα µε αντίστροφη σειρά public void setitslocation(int y, int x) { xupperleft = x; yupperleft = y; 29 public void fillit(color c) { fillcolor = c; public void displayit() { this.setvisible(true); public void undisplayit() { this.setvisible(false); private Color fillcolor = null; private int xupperleft = 0; private int yupperleft = 0; private Color linecolor; 30 Γιατηνπροσαρµογήµιαςτέτοιαςκλάσηςστηνυπάρχουσαδιασύνδεση, δηµιουργείταιµίακλάση "Προσαρµογέας" - η οποία κληρονοµεί τη Shape και -κατά τη δηµιουργία της δηµιουργεί µε τη σειρά της ένα αντικείµενο τηςπροσαρµοζόµενηςκλάσης OtherShape. Ηκλάση Circleπουέχειτορόλοτουπροσαρµογέα, υλοποιεί όλες τις µεθόδους αποστέλλοντας κατάλληλα µηνύµατα στο προσαρµοζόµενο αντικείµενο. 31 Γενική οµή Εφαρµογή θέλετε να χρησιµοποιήσετε µία υπάρχουσα κλάση, αλλά η διασύνδεσή της δεν συµβαδίζει µε τις ανάγκες σας. Ένας προσαρµογέας κλάσης (class adapter) χρησιµοποιεί πολλαπλή κληρονοµικότηταγιαναπροσαρµόσειµίαδιασύνδεσησεµίαάλλη. Πελάτης Στόχος +Αίτηση() Προσαρµογέας +Αίτηση() Προσαρµοζόµενος +ΕιδικήΑίτηση() ΕιδικήΑίτηση(); 32

9 Ένας προσαρµογέας αντικειµένου (object adapter) βασίζεται στη σύνθεσηαντικειµένωνκαιστηδιαβίβασηµηνυµάτων (delegation). Πελάτης Στόχος +Αίτηση() Προσαρµοζόµενος +ΕιδικήΑίτηση() Κατηγορία: Structural Σκοπός: Η σύνθεση αντικειµένων σε δενδροειδείς δοµές για την αναπαράσταση ιεραρχιών τµήµατος-όλου. Το πρότυπο σχεδίασης "Σύνθετο" επιτρέπει στα προγράµµατα πελάτες να διαχειρίζονται µε ενιαίο τρόπο τόσο τα ανεξάρτητα αντικείµενα όσο και συνθέσεις αντικειµένων Συνώνυµα: - Προσαρµογέας προσαρµοζόµενος +Αίτηση() Προσαρµοζόµενος -> ΕιδικήΑίτηση(); Πολύ συχνά, σε µία εφαρµογή, εκτός από µεµονωµένα αντικείµενα (π.χ. Τροχός, Μηχανή, Κάθισµα), υφίστανται και σύνθετα αντικείµενα πουπεριέχουνήπεριλαµβάνουνάλλααντικείµενα (π.χ. Αυτοκίνητο). Συνήθης αντιµετώπιση: χρήση µιας σχέσης περιεκτικότητας µεταξύ της κλάσης που αντιπροσωπεύει το όλον (περικλείουσα κλάση) και των κλάσεων που αντιπροσωπεύουν τα τµήµατα. Μειονέκτηµα: εν επιτρέπει τον οµοιόµορφο χειρισµό των αντικειµένωναπόέναπρόγραµµαπελάτη. Για παράδειγµα, µία άλλη εφαρµογή, θα πρέπει να διατηρεί δείκτες και προς αντικείµενα τύπου Τροχός, Μηχανή, Κάθισµα, αλλά και δείκτες προςαντικείµενατύπουαυτοκίνητο. Λαµβάνοντας υπόψη τους πρωταρχικούς στόχους του αντικειµενοστραφούς προγραµµατισµού, αν προστεθεί στο σύστηµα µία νέα σύνθετη κλάση (π.χ. Λεωφορείο), τότε ο κώδικας του προγράµµατος πελάτη, θα πρέπει να τροποποιηθεί για να είναι δυνατός οχειρισµόςτωννέωναντικειµένωντύπουλεωφορείο. Η αντιµετώπιση αυτού του προβλήµατος, επιτυγχάνεται µε κοµψό τρόποµετοπρότυποσχεδίασης "Σύνθετο"

10 Παράδειγµα: Οι εφαρµογές που σχεδιάζουν πολύπλοκα ψηφιακά κυκλώµατα VLSI αντιµετωπίζουν οποιαδήποτε οντότητα ως αντικείµενο. Κάθε αντικείµενο έχει ορισµένες λειτουργίες, µεταξύ αυτών η σχεδίασητου. Ορισµένα από τα αντικείµενα είναι πρωταρχικά και δεν αναλύονται περαιτέρω (π.χ. λογικές πύλες AND, OR, NOT), ενώ άλλα αντικείµενα είναι σύνθετα και αποτελούνται από πρωταρχικές πύλες (π.χ. ένας πλήρηςαθροιστής Full Adder). Παράδειγµα: Ο χρήστης είναι σε θέση να δηµιουργήσει οποιαδήποτε σύνθετη οντότητα και να την προσθέσει στην εφαρµογή. Η σχεδίαση ενός σύνθετου αντικειµένου ουσιαστικά συνίσταται στη σχεδίαση των επί µέρουςτµηµάτωντου. Για το λόγο αυτό, είναι επιθυµητή η ενιαία αντιµετώπιση όλων των αντικειµένων. Το πρότυπο σχεδίασης "Σύνθετο", επιτρέπει τον αναδροµικό ορισµό περιεκτικότητας, ώστε οι πελάτες να µην αντιλαµβάνονται τη διαφορά µεταξύπρωταρχικώνκαισύνθετωναντικειµένων Το σηµείο κλειδί στο πρότυπο σχεδίασης "Σύνθετο" είναι η ύπαρξη µιας αφηρηµένης κλάσης που αναπαριστά τόσο πρωταρχικές κλάσεις όσοκαιπερικλείουσεςκλάσεις. Client Component Για τη συγκεκριµένη εφαρµογή, η αφηρηµένη κλάση είναι η κλάση Εξάρτηµα. Θα πρέπει να σηµειωθεί, ότι η κλάση Εξάρτηµα που εισάγεται από το πρότυπο, δεν έχει αντιστοιχία µε οποιαδήποτε φυσική έννοια του πραγµατικού κόσµου. AND +draw() OR +draw() +draw() +add(component)() +remove(component)() NOT +draw() Circuit +draw() +add(graphic)() +remove(graphic)() components for all g in Component g.draw( ) 39 40

11 Θέτοντας τις λειτουργίες χειρισµού των αντικειµένων που εµπεριέχονται σε µία περικλείουσα κλάση (add, remove) στην κλάση Component, όλα τα αντικείµενα αντιµετωπίζονται µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο, εξασφαλίζοντας διαφάνεια. Ωστόσο δηµιουργείται το εξής πρόβληµα: Για τις κλάσεις φύλλα (όπως οι AND, OR, NOT) είναι δυνατόν να κληθούν οι λειτουργίες add, remove οι οποίες δεν έχουν νόηµα. Εναλλακτικά, οι λειτουργίες αυτές είναι δυνατόν να δηλωθούν στην κλάση Circuit, ώστε οποιαδήποτε απόπειρα να προστεθούν ή να διαγραφούν αντικείµενα σε αντικείµενα τύπου AND, OR ή NOT να ανιχνευθείκατάτηµεταγλώττιση, εξασφαλίζονταςασφάλεια. Ωστόσο, στην περίπτωση αυτή, οι πρωταρχικές κλάσεις και οι σύνθετες κλάσεις έχουν διαφορετική διασύνδεση 41 class Component { public: Component(string text); virtual void draw() = 0; virtual void add(component*) {; virtual void remove(component*) {; protected: string identifier; ; Component::Component(string text) { identifier = text; //αµιγώς υπερβατική -> //δεν υλοποιούνται αντικείµενα 42 Μία πρωταρχική κλάση, όπως µία κλάση πύλης AND, δηλώνεται ως παράγωγη της κλάσης Component: class AND : public Component { public: AND(string text); virtual void draw(); ; void AND::draw() { cout << "AND " << identifier << " is being drawn" << endl; Η κλάση Circuit είναι µία περικλείουσα κλάση η οποία είναι δυνατόν να περιέχει αντικείµενα: - πρωταρχικών κλάσεων (π.χ. ένα κύκλωµα που αποτελείται από πύλες), - άλλων σύνθετων κλάσεων (π.χ. ένα κύκλωµα που αποτελείται από άλλα κυκλώµατα) - αντικείµενα και των δύο κατηγοριών (ένα κύκλωµα που αποτελείται από πύλεςκαιάλλακυκλώµατα). Για το λόγο αυτό, µία από τις ιδιότητες υλοποιεί έναν περιέχοντα (container), όπως ένα διάνυσµα (vector), ουρά (queue), διπλά συνδεδεµένη λίστα (list), στοίβα (stack) κ.ο.κ, που περιλαµβάνονται στην πρότυπη βιβλιοθήκη της C++ (STL): 43 44

12 class Circuit : public Component { public: Circuit(string text); virtual void draw(); virtual void add(component*); virtual void remove(component*); private: vector<component*> components; ; Η λειτουργία draw χρησιµοποιεί έναν επαναλήπτη (Iterator) για να διατρέξει όλα τα στοιχεία του διανύσµατος components, και να καλέσει µέσω αυτού τη λειτουργία draw του κάθε αντικειµένου που περιλαµβάνεται: void Circuit::draw() { cout <<"Circuit "<<identifier<< " is being drawn" << endl; std::vector<component*>::iterator i; for(i=components.begin(); i!=components.end(); i++) (*i)->draw(); Οι λειτουργίες add και remove εισάγουν και διαγράφουν αντικείµενα τύπου Component (άραάρα οτιδήποτε) από το διάνυσµα που είναι αποθηκευµένο στο µέλος δεδοµένων components: void Circuit::add(Component* comp) { components.push_back(comp); void Circuit::remove(Component* comp) { vector<component*>::iterator i; Με τη χρήση του ανωτέρου προτύπου είναι πλέον δυνατή η δηµιουργία οποιουδήποτε πρωταρχικού ή σύνθετου αντικειµένου και ο χειρισµός τους µε ενιαίοτρόπο: int main() { AND G1("Gate1"); AND G2("Gate2"); Circuit C1("Circuit1"); C1.add(&G1); C1.add(&G2); AND G3("Gate3"); for(i=components.begin(); i!=components.end(); i++) if((*i) == comp) break; components.erase(i); 47 Circuit C2("Circuit2"); C2.add(&G3); C2.add(&C1); G1.draw(); C2.draw(); return 0; //προσθήκη απλού στοιχείου //προσθήκη σύνθετου στοιχείου //κοινή διασύνδεση 48

13 Γενική οµή Εφαρµογή Το πρότυπο σχεδίασης "Σύνθετο" χρησιµοποιείται όταν: θέλετε τα προγράµµατα πελάτες να µπορούν να χειρίζονται µεµονωµένα αντικείµενα και σύνθετα αντικείµενα (συλλογές από άλλα αντικείµενα) µε τον ίδιο τρόπο Πελάτης Συστατικό +λειτουργία() +προσθήκη(συστατικό)() +διαγραφή(συστατικό)() Έστω ένα σύστηµα διαχείρισης βαθµολογιών, όπως παρουσιάζεται από τον κώδικα και το διάγραµµα κλάσεων. Σε αυτό το σύστηµα προσθέστε τις παρακάτω λειτουργίες: Φύλλο +λειτουργία() Σύνθετο +λειτουργία() +προσθήκη(συστατικό)() +διαγραφή(συστατικό)() συστατικά for all g in συστατικά g.λειτουργία( ) void Professor::addGrade(int student_id, Course c, Grade g) { // Let courseid be the id of the course under study c = teachedcourses.findcourse(courseid) // Let grade_ be the grade of the corresponding student g = Grade (grade_); institution.setgrade(student_id, c, g); void Institution::setGrade(int student_id, Course c, Grade g) { Student s = users.finduser(student_id); bool success = s.setgrade(c,g); if (success==true) users.alteruser(student_id,s); else; // message bool Student::setGrade(Course c, Grade g) { bool s = courses.findcourse(c.getid()); if (s == false) return false; else { courses.setgrade(c,g); return true; void courselist::setgrade(course c, Grade g) { Course c_ = new CourseWithEvaluation(c); c_.setgrade(g); altercourselist(c.getid(), c_); 51 52

14 Έστω ένα σύστηµα ταξιδιωτικού γραφείου, όπως παρουσιάζεται από το παρακάτω διάγραµµα κλάσεων. Σε αυτό το σύστηµα προσθέστε τις παρακάτω λειτουργίες: Ο Ταξιδιωτικός Πράκτορας θα µπορεί να παίρνει από το σύστηµα εκτυπώσεις σχετικά µε τους εγγεγραµµένους πελάτες σε κάθε πακέτο και λίστα µε τις προσφορές που έχουν δηµιουργηθεί µεµονωµένα από τους πελάτες. Λαµβάνοντας υπ όψη ότι οι ιδιότητες departure και destination περιλαµβάνουν πληροφορίες της ίδιας κατηγορίας, επιθυµητή είναι η δηµιουργία µιας νέας κλάσης Location (τοποθεσία). Ο ορισµός του µέσου µεταφοράς που χρησιµοποιήθηκε θα πρέπει να γίνετεµέσωτωνκλάσεων Transport, Airplane, Train, Ship, Bus. Θα πρέπει στο νέο σύστηµα να υπάρχουν πληροφορίες σχετικά µε τα ξενοδοχεία στον τόπο παραµονής και αυτόµατος υπολογισµός αξίας στη κλάση VacationPackage

15 Θεωρείστε µια κλάση η οποία περιλαµβάνει µια µέθοδο copy() που δηµιουργεί αντίγραφο ενός vector εξαιρώντας τα αντικείµενα για τα οποία δεν έχουµε δικαίωµα αντιγραφής. Για να επιτύχει η µέθοδος copy() θεωρεί ότι όλα τα αντικείµενα του vector έχουν υλοποίησει τη διασύνδεση iscopyable() η οποία επιστρέφει µια λογική τιµή. public interface Copyable { public boolean iscopyable(); Η µέθοδος copy() της κλασης VectorUtilities : public static Vector copy(vector vin) { Vector vout = new Vector(); Enumeration e = vin.elements(); while (e.hasmoreelements()) { Copyable c = (Copyable) e.nextelement(); if (c.iscopyable()) vout.addelemet(c); return vout; public class DocumentAdapter implements Copyable { private Document d; public DocumentAdapter(Document d) { document = d; public boolean iscopyable() { return d.isvalid(); 59